DE112017001027T5 - Page troubleshooting - Google Patents
Page troubleshooting Download PDFInfo
- Publication number
- DE112017001027T5 DE112017001027T5 DE112017001027.6T DE112017001027T DE112017001027T5 DE 112017001027 T5 DE112017001027 T5 DE 112017001027T5 DE 112017001027 T DE112017001027 T DE 112017001027T DE 112017001027 T5 DE112017001027 T5 DE 112017001027T5
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- page
- page size
- virtual address
- indication
- main memory
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000013024 troubleshooting Methods 0.000 title 1
- 230000015654 memory Effects 0.000 claims abstract description 137
- 238000013519 translation Methods 0.000 claims abstract description 78
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 42
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 27
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 230000014616 translation Effects 0.000 description 60
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 38
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 10
- 230000006870 function Effects 0.000 description 9
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 101100518972 Caenorhabditis elegans pat-6 gene Proteins 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F12/00—Accessing, addressing or allocating within memory systems or architectures
- G06F12/02—Addressing or allocation; Relocation
- G06F12/08—Addressing or allocation; Relocation in hierarchically structured memory systems, e.g. virtual memory systems
- G06F12/10—Address translation
- G06F12/1009—Address translation using page tables, e.g. page table structures
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F12/00—Accessing, addressing or allocating within memory systems or architectures
- G06F12/02—Addressing or allocation; Relocation
- G06F12/0223—User address space allocation, e.g. contiguous or non contiguous base addressing
- G06F12/023—Free address space management
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F12/00—Accessing, addressing or allocating within memory systems or architectures
- G06F12/02—Addressing or allocation; Relocation
- G06F12/08—Addressing or allocation; Relocation in hierarchically structured memory systems, e.g. virtual memory systems
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F12/00—Accessing, addressing or allocating within memory systems or architectures
- G06F12/02—Addressing or allocation; Relocation
- G06F12/08—Addressing or allocation; Relocation in hierarchically structured memory systems, e.g. virtual memory systems
- G06F12/10—Address translation
- G06F12/1027—Address translation using associative or pseudo-associative address translation means, e.g. translation look-aside buffer [TLB]
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F12/00—Accessing, addressing or allocating within memory systems or architectures
- G06F12/02—Addressing or allocation; Relocation
- G06F12/08—Addressing or allocation; Relocation in hierarchically structured memory systems, e.g. virtual memory systems
- G06F12/12—Replacement control
- G06F12/121—Replacement control using replacement algorithms
- G06F12/128—Replacement control using replacement algorithms adapted to multidimensional cache systems, e.g. set-associative, multicache, multiset or multilevel
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2212/00—Indexing scheme relating to accessing, addressing or allocation within memory systems or architectures
- G06F2212/10—Providing a specific technical effect
- G06F2212/1041—Resource optimization
- G06F2212/1044—Space efficiency improvement
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2212/00—Indexing scheme relating to accessing, addressing or allocation within memory systems or architectures
- G06F2212/65—Details of virtual memory and virtual address translation
- G06F2212/656—Address space sharing
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2212/00—Indexing scheme relating to accessing, addressing or allocation within memory systems or architectures
- G06F2212/68—Details of translation look-aside buffer [TLB]
- G06F2212/684—TLB miss handling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Memory System Of A Hierarchy Structure (AREA)
Abstract
Ein Hinweis auf die Seitengröße kann in ein nicht benutztes und reserviertes Feld in einer effektiven oder virtuellen Adresse zur Verwendung durch eine Software-Seitenfehlerbehandlungsroutine codiert werden, wenn ein Seitenfehler, der zu der effektiven oder virtuellen Adresse gehört, behandelt wird, um es einer Anwendung zu ermöglichen, einem Betriebssystem oder anderer softwarebasierter Umsetzungsfunktionalität Seitengrößenpräferenzen für die Zuordnung von Hauptspeicherseiten mitzuteilen und/oder die Suche nach Seitentabelleneinträgen in einer Hardware-Seitentabelle zu beschleunigen. An indication of page size may be encoded into an unused and reserved field in an effective or virtual address for use by a software page fault handler when a page fault associated with the effective or virtual address is treated to be applied to an application allow an operating system or other software-based translation functionality to communicate page size preferences for the allocation of main memory pages and / or speed up the search for page table entries in a hardware page table.
Description
HINTERGRUNDBACKGROUND
Die Erfindung betrifft allgemein Computer und Computer-Software und insbesondere die Hauptspeicher-Adressumsetzung.The invention relates generally to computer and computer software, and more particularly to main memory address translation.
Die Hauptspeicherverwaltung, d.h., die Operationen, die bei der Verwaltung der in einem Computer gespeicherten Daten stattfinden, ist oftmals ein Schlüsselfaktor bei der Gesamtleistung des Systems für einen Computer. Unter anderem überwacht die Hauptspeicherverwaltung den Abruf und die Speicherung von Daten auf einem Computer und sie verwaltet auch bestimmte Sicherheitsaufgaben für einen Computer, indem sie Beschränkungen im Hinblick darauf auferlegt, worauf Benutzer und Computerprogramme zugreifen dürfen.Main memory management, that is, the operations that take place in managing the data stored in a computer, is often a key factor in the overall performance of the system for a computer. Among other things, main memory management monitors the retrieval and storage of data on a computer and also manages certain security tasks for a computer by imposing restrictions on what users and computer programs may access.
Modernen Computern liegt üblicherweise eine Hauptspeicherverwaltungstechnik zugrunde, die als virtuelle Hauptspeicherverwaltung bezeichnet wird, um die Leistungsfähigkeit zu steigern und eine größere Flexibilität bei Computern und den zugrunde liegenden Architekturdesigns, auf denen sie basieren, zu ermöglichen.Modern computers are typically based on a main memory management technique called virtual memory management, to increase performance and allow greater flexibility in computers and the underlying architectural designs on which they are based.
Bei einem virtuellen Hauptspeichersystem ist die zugrunde liegende Hardware, die das Hauptspeichersystem eines Computers realisiert, für die Software des Computers praktisch unsichtbar. Ein verhältnismäßig großer virtueller Hauptspeicherbereich, z.B. mit einer Breite von 64 Bit oder mehr, wird für einen solchen Computer angegeben, wobei Computerprogramme, die auf dem Computer ausgeführt werden, auf das Hauptspeichersystem mittels virtueller Adressen zugreifen, die auf Speicherplätze in dem virtuellen Hauptspeicherbereich zeigen. Auf die physischen Hauptspeichereinheiten in dem Computer wird jedoch über „reale“ Adressen zugegriffen, die direkt in bestimmte Hauptspeicherplätze in den physischen Hauptspeichereinheiten abgebildet werden. Hardware und/oder Software in dem Computer werden bereitgestellt, um eine „Adressumsetzung“ durchzuführen, um die realen Hauptspeicheradressen des physischen Hauptspeichers in virtuelle Adressen in dem virtuellen Hauptspeicherbereich abzubilden. Immer wenn ein Computerprogramm auf einem Computer versucht, mittels einer virtuellen Adresse auf Hauptspeicher zuzugreifen, setzt der Computer somit automatisch die virtuelle Adresse in eine entsprechende reale Adresse um, so dass der Zugriff auf den entsprechenden Speicherplatz in der entsprechenden physischen Einheit erfolgen kann, welche der virtuellen Adresse zugeordnet ist.In a virtual memory system, the underlying hardware that implements the main memory system of a computer is virtually invisible to the computer's software. A relatively large virtual memory area, e.g. with a width of 64 bits or more is specified for such a computer, wherein computer programs executing on the computer access the main memory system by means of virtual addresses pointing to memory locations in the main memory virtual area. However, the physical main storage units in the computer are accessed via "real" addresses which are mapped directly to specific main storage locations in the main physical storage units. Hardware and / or software in the computer are provided to perform an "address translation" to map the real main memory addresses of the physical memory into virtual addresses in the main memory virtual area. Thus, whenever a computer program on a computer attempts to access main storage by means of a virtual address, the computer automatically translates the virtual address to a corresponding physical address so that access can be made to the appropriate storage location in the corresponding physical unit which virtual address is assigned.
Ein Merkmal der virtuellen Adressierung ist, dass ein Computer für den ganzen virtuellen Hauptspeicherbereich in den physischen Hauptspeichereinheiten im Hauptspeicher des Computers keinen Speicher enthalten muss. Vielmehr können untere Speicherebenen wie zum Beispiel Plattenlaufwerke und andere Massenspeichereinheiten als Zusatzspeicher verwendet werden, wobei Hauptspeicheradressen gruppenweise zu „Seiten“ zusammengefasst werden, die nach Bedarf zwischen dem Hauptspeicher und dem Zusatzspeicher aus- und wieder eingelagert werden.A feature of virtual addressing is that a computer need not contain memory for the entire virtual memory area in the main physical memory units in the main memory of the computer. Rather, lower storage levels such as disk drives and other mass storage units may be used as overhead storage, with main storage addresses grouped together into "pages" that are offloaded and reinserted as needed between the main storage and the auxiliary storage.
Darüber hinaus gehört zu manchen Computerarchitekturen auch das Konzept der Segmentierung, das den virtuellen Hauptspeicher in verschiedene Segmente (wobei jedes Segment Blöcken von Seiten zugeordnet wird) unterteilt, um den Schutz des Hauptspeichers zu vereinfachen, die Handhabung von großen und wachsenden Datenstrukturen einfacher zu gestalten und ansonsten eine größere Flexibilität für die Durchführung der Hauptspeicherverwaltung zu ermöglichen, wenn mehrere Prozesse zu einem bestimmten Zeitpunkt in einem Computer ausgeführt werden können. Wenn Segmentierung zur Anwendung kommt, wird eine zusätzliche Dereferenzierungsebene verwendet, was die Durchführung einer zusätzlichen Umsetzung notwendig macht. In Systemen, die Segmentierung und Seitenauslagerung (Paging) beinhalten, greifen Computerprogramme üblicherweise mittels „effektiver“ Adressen auf das Hauptspeichersystem zu, die auf virtuelle Adressen abgebildet werden, was folglich zuerst eine Umsetzung von einer effektiven in eine virtuelle Adresse und dann von einer virtuellen in eine reale Adresse erforderlich macht.In addition, some computer architectures also incorporate the concept of segmentation, which divides virtual memory into different segments (each segment being allocated blocks by pages) to simplify main memory protection, simplify the handling of large and growing data structures, and otherwise, to allow greater flexibility to perform main memory management when multiple processes can run on a computer at a given time. When segmentation is used, an additional level of dereferencing is used, necessitating additional implementation. In systems that include segmentation and page paging, computer programs typically access the main memory system through "effective" addresses mapped to virtual addresses, thus first translating from an effective to a virtual address and then a virtual address a real address is required.
Aufgrund der Häufigkeit von Zugriffsanforderungen in einem Computer kann die Adressumsetzung eine beträchtliche Auswirkung auf die Gesamtleistung des Systems haben. Somit ist es wünschenswert, den Verarbeitungsaufwand zu minimieren, der mit dem kritischen Timing-Pfad verbunden ist, innerhalb dessen die Adressumsetzung durchgeführt wird.Because of the frequency of access requests in a computer, address translation can have a significant impact on the overall performance of the system. Thus, it is desirable to minimize the processing overhead associated with the critical timing path within which the address translation is performed.
Die Adressumsetzung in einem virtuellen Hauptspeichersystem beinhaltet üblicherweise den Zugriff auf verschiedene Adressumsetzungsdatenstrukturen. Eine solche Struktur, die als Seitentabelle bezeichnet wird, enthält mehrere Einträge, welche virtuelle Adressen seitenweise auf reale Adressen abbilden. Ebenso wird zur Durchführung der Segmentierung oftmals eine Segmenttabelle bereitgestellt, die Einträge enthält, welche effektive Adressen segmentweise auf virtuelle Adressen abbilden.Address translation in a main memory virtual system typically involves access to various address translation data structures. Such a structure, referred to as a page table, contains several entries which map virtual addresses to real addresses one page at a time. As well For example, in order to perform the segmentation, a segment table is often provided which contains entries which map effective addresses segment by segment to virtual addresses.
Aufgrund der großen Anzahl von Hauptspeicherzugriffen, die in einem Computer ständig stattfinden, kann die Anzahl der Einträge, die notwendig sind, um den durch einen Computer verwendeten gesamten Hauptspeicher-Adressraum abzubilden, beträchtlich sein und es erforderlich machen, dass die Einträge im Hauptspeicher und nicht im dedizierten Speicher gespeichert werden, was den Zugriff auf diese Einträge untragbar langsam macht. Um die Adressumsetzung bei einem solchen Schema zu beschleunigen, werden üblicherweise Hochgeschwindigkeitsspeicher, die als Adressumsetzpufferspeicher (translation lookaside buffers, TLBs) und Segmentumsetzpufferspeicher (segment lookaside buffers, SLBs) bezeichnet werden, verwendet, um zuletzt verwendete Einträge für einen schnellen Zugriff durch den Computer zwischenzuspeichern. Wenn ein benötigter Eintrag nicht in einem TLB oder SLB gespeichert ist, geht dies beim Laden des Eintrags aus dem Hauptspeicher mit einer Leistungseinbuße einher; üblicherweise ist die Trefferrate bei TLBs und SLBs jedoch außerordentlich hoch und die mit dem Laden von Einträgen aus dem Hauptspeicher verbundene Einbuße wird durch die Leistungssteigerungen, wenn auf Einträge unmittelbar aus dem TLB und SLB zugegriffen werden kann, mehr als wett gemacht.Due to the large number of main memory accesses that are constantly taking place in a computer, the number of entries necessary to map the entire main memory address space used by a computer can be significant, requiring that the entries be in main memory and not stored in dedicated memory, making access to these entries prohibitively slow. To speed address translation in such a scheme, high-speed memories called the translation lookaside buffers (TLBs) and the segment lookaside buffers (SLBs) are commonly used to cache most recently used entries for quick access by the computer , If a required entry is not stored in a TLB or SLB, this results in a performance penalty when loading the entry from main memory; Usually, however, the hit rate in TLBs and SLBs is extremely high and the penalty associated with loading entries from main memory is more than offset by the performance gains when entries can be accessed directly from the TLB and SLB.
Bei noch anderen Architekturen kann eine zusätzliche Ebene der Zwischenspeicherung verwendet werden, um die Leistung weiter zu beschleunigen, indem eine ERAT-Tabelle für die Umsetzung von effektiven in reale Adressen bereitgestellt wird, die Einträge enthält, welche direkte Zuordnungen zwischen effektiven und realen Adressen ermöglichen. Somit enthält eine ERAT-Tabelle praktisch Informationen aus dem SLB sowie dem TLB, um die Durchführung von zwei Umsetzungsstufen überflüssig zu machen. Bei manchen Architekturen werden jeweils getrennte Daten- und Instruktions-ERAT-Tabellen in unmittelbarer Nähe der Instruktions- und Datenverarbeitungslogik in einem Prozessor bereitgestellt, um die Auswirkungen der Adressumsetzung auf die kritischen Leistungspfade in dem Prozessor zu minimieren.In still other architectures, an additional level of caching may be used to further speed performance by providing an ERAT table for the conversion from effective to real addresses containing entries that allow direct mappings between effective and real addresses. Thus, an ERAT table contains practically information from the SLB as well as the TLB to make the implementation of two stages of implementation superfluous. In some architectures, separate data and instruction ERAT tables are provided in close proximity to the instruction and data processing logic in a processor to minimize the effects of address translation on the critical power paths in the processor.
Ursprünglich basierte das Paging auf festen Seitengrößen, z.B. 4K oder 4096 adressierbaren Speicherplätzen pro Seite. Bei Verwendung der Segmentierung können jedoch verschiedene Seitengrößen in verschiedenen Segmenten unterstützt werden. Kleinere Seitengrößen sind für eine effiziente Nutzung eines Hauptspeichersystems oftmals optimal, insbesondere, wenn viele Prozesse gleichzeitig in einem Computer ausgeführt werden. Da der Speicherbedarf von Computern und den darauf laufenden Programmen jedoch weiterhin zunimmt, nimmt auch die Anzahl der Hauptspeicherseiten, die von einem bestimmten Prozess oder Programm benötigt werden, zu und folglich können umfangreichere Seitengrößen für viele Situationen effizienter sein.Originally, paging was based on fixed page sizes, e.g. 4K or 4096 addressable memory locations per page. However, when using the segmentation, different page sizes in different segments can be supported. Smaller page sizes are often optimal for efficient use of a main memory system, especially when many processes are running simultaneously in a computer. However, as the memory requirements of computers and the programs running on them continue to increase, so does the number of main memory pages needed by a particular process or program, and consequently, larger page sizes can be more efficient for many situations.
Bei vielen Architekturen müssen große Seiten, d.h. Seiten, die größer als 4K-Seiten sind, zum Zeitpunkt des Urladens zugeordnet werden. Um diese Notwendigkeit einer Vorabzuordnung zu vermeiden, realisieren einige Betriebssysteme „transparente“ riesige Seiten, wobei versucht wird, sequenzielle Seiten zusammenzutragen und eine Umsetzung in eine große Seite vorzunehmen. Im Allgemeinen ist sich ein Betriebssystem jedoch nicht der Möglichkeit der Zuordnung von großen Seiten bewusst und nimmt standardmäßig Zuordnungen von 4K-Seiten vor.In many architectures, large pages, i. Pages that are larger than 4K pages can be assigned at the time of booting. To avoid this need for pre-allocation, some operating systems implement "transparent" huge pages, trying to collate sequential pages and translate into a large page. In general, however, an operating system is unaware of the ability to map large pages, and by default assigns 4K pages.
KURZDARSTELLUNGSUMMARY
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Seitenfehler in einem Datenverarbeitungssystem von einem Typ, der mehrere HauptspeicherSeitengrößen unterstützt, behandelt werden, indem ein Seitenfehler erkannt wird, der durch Hardware-Umsetzungslogik eines Prozessors erzeugt wurde und zu einer virtuellen Adresse gehört, die von Programmcode angefordert wird, welcher von dem Prozessor ausgeführt wird, anhand der virtuellen Adresse ein Hinweis auf die Seitengröße festgestellt wird, der in ein nicht benutztes und reserviertes Feld der virtuellen Adresse codiert ist, und indem unter Verwendung des festgestellten Hinweises auf die Seitengröße eine Software-Adressumsetzungsoperation für die virtuelle Adresse durchgeführt wird.In accordance with one embodiment of the present invention, a page fault in a data processing system of a type supporting multiple main memory page sizes may be handled by detecting a page fault generated by a processor's hardware translation logic associated with a virtual address requested by program code For example, in response to the virtual address being addressed by the processor, an indication of the page size encoded in an unused and reserved virtual address field is determined and, using the established page size indication, a software address translation operation for the virtual address is performed.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Programm erstellt werden, indem ein Hinweis auf die Seitengröße in ein nicht benutztes und reserviertes Feld einer von einer Hauptspeicher-Zugriffsinstruktion referenzierten virtuellen Adresse codiert und das Programm mit der Hauptspeicher-Zugriffsinstruktion so erstellt wird, dass, nachdem ein von der Hauptspeicher-Zugriffsinstruktion verursachter Seitenfehler durch Hardware-Umsetzungslogik eines Datenverarbeitungssystems, auf dem das Programm ausgeführt wird, erkannt wurde, der Hinweis auf die Seitengröße bei der Durchführung der Software-Adressumsetzungsoperation verwendet wird.According to another embodiment of the present invention, a program may be created by encoding an indication of the page size into an unused and reserved field of a virtual address referenced by a main memory access instruction and constructing the program with the main memory access instruction such that: after a page fault caused by the main memory access instruction has been detected by hardware translation logic of a data processing system on which the program is executed, the pointer to the page size is used in performing the software address translation operation.
Diese und andere Vorteile und Merkmale, welche die Erfindung kennzeichnen, sind in den hier beigefügten Ansprüchen dargelegt und bilden einen weiteren Teil hiervon. Um die Erfindung sowie die Vorteile und die Zielsetzungen, die durch ihre Verwendung erreicht werden, jedoch besser zu verstehen, sollte auf die Zeichnungen und auf die beigefügte Beschreibung, in der beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung aufgezeigt sind, Bezug genommen werden. These and other advantages and features which characterize the invention are set forth in the claims appended hereto and form a further part hereof. However, in order that the invention and the advantages and objectives attained by its use may be better understood, reference should be made to the drawings and the accompanying description, in which exemplary embodiments of the invention are shown.
Figurenlistelist of figures
Ausführungsformen der Erfindung werden nun lediglich beispielhaft mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, bei denen:
- die
1A und1B Blockschaubilder einer beispielhaften Hardware- (1A) und Software-Umgebung (1B) gemäß den verschiedenen hierin beschriebenen Techniken sind; -
2 ein Blockschaubild ist, das beispielhafte Hardware- und Software-Entitäten zeigt, die verwendet werden können, um eine Adressumsetzung in der Umgebung der1A bis1B durchzuführen; -
3 ein Blockschaubild eines beispielhaften Formats einer effektiven Adresse ist, das in der Umgebung der1A bis1B verwendet werden kann; -
4 ein Ablaufplan ist, der eine beispielhafte Abfolge von Operationen zur Behandlung eines Seitenfehlers in der Umgebung der1A bis1B zeigt; -
5 ein Ablaufplan ist, der eine beispielhafte Abfolge von Operationen zur Durchführung der Suche nach dem in4 referenzierten PTE-Block zeigt; -
6 ein Ablaufplan ist, der eine beispielhafte Abfolge von Operationen zur Erstellung eines Programms in der Umgebung der1A bis1B zeigt.
- the
1A and1B Block Diagrams of an Exemplary Hardware (1A) and software environment (1B) according to the various techniques described herein; -
2 FIG. 12 is a block diagram showing exemplary hardware and software entities that may be used to implement address translation in the environment of1A to1B perform; -
3 is a block diagram of an exemplary format of an effective address that is in the environment of1A to1B can be used; -
4 FIG. 5 is a flowchart depicting an example sequence of operations for handling a page fault in the environment of1A to1B shows; -
5 is a flowchart illustrating an exemplary sequence of operations for performing the search for the in4 referenced PTE block shows; -
6 is a flowchart illustrating an exemplary sequence of operations for creating a program in the environment of1A to1B shows.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Nun Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszahlen in all den diversen Ansichten gleiche Teile bezeichnen, zeigen die
Die Vorrichtung
Jeder Prozessor
Die Vorrichtung
Zum Beispiel zeigt
Zusätzliche Hardware- und/oder Softwarekomponenten können sich ebenfalls in der Vorrichtung
Es dürfte sich verstehen, dass es sich bei der vorliegenden Erfindung um ein System, ein Verfahren und/oder ein Computerprogrammprodukt handeln kann. Das Computerprogrammprodukt kann (ein) durch einen Computer lesbare(s) Speichermedium (oder -medien) beinhalten, auf dem/denen durch einen Computer lesbare Programminstruktionen gespeichert sind, um einen oder mehrere Prozessoren dazu zu veranlassen, Aspekte der vorliegenden Erfindung auszuführen.It should be understood that the present invention may be a system, a method, and / or a computer program product. The computer program product may include computer readable storage media (or media) having computer readable program instructions stored thereon for causing one or more processors to perform aspects of the present invention.
Bei dem durch einen Computer lesbaren Speichermedium kann es sich um eine physische Einheit handeln, die Instruktionen zur Verwendung durch ein System zur Ausführung von Instruktionen behalten und speichern kann. Bei dem durch einen Computer lesbaren Speichermedium kann es sich zum Beispiel um eine elektronische Speichereinheit, eine magnetische Speichereinheit, eine optische Speichereinheit, eine elektromagnetische Speichereinheit, eine Halbleiterspeichereinheit oder jede geeignete Kombination daraus handeln, ohne auf diese beschränkt zu sein. Zu einer nicht erschöpfenden Liste spezifischerer Beispiele des durch einen Computer lesbaren Speichermediums gehören die Folgenden: eine tragbare Computerdiskette, eine Festplatte, ein Direktzugriffsspeicher (RAM), ein Nur-Lese-Speicher (ROM), ein löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EPROM bzw. Flash-Speicher), ein statischer Direktzugriffsspeicher (SRAM), ein tragbarer Kompaktspeicherplatte-Nur-Lese-Speicher (CD-ROM), eine DVD (digital versatile disc), ein Speicher-Stick, eine Diskette, eine mechanisch kodierte Einheit wie zum Beispiel Lochkarten oder gehobene Strukturen in einer Rille, auf denen Instruktionen gespeichert sind, und jede geeignete Kombination daraus. Ein durch einen Computer lesbares Speichermedium soll in der Verwendung hierin nicht als flüchtige Signale an sich aufgefasst werden, wie zum Beispiel Funkwellen oder andere sich frei ausbreitende elektromagnetische Wellen, elektromagnetische Wellen, die sich durch einen Wellenleiter oder ein anderes Übertragungsmedium ausbreiten (z.B. durch ein Glasfaserkabel geleitete Lichtimpulse) oder durch einen Draht übertragene elektrische Signale.The computer-readable storage medium may be a physical entity that can retain and store instructions for use by a system for executing instructions. The computer-readable storage medium may be, for example, but not limited to, an electronic storage device, a magnetic storage device, an optical storage device, an electromagnetic storage device, a semiconductor storage device, or any suitable combination thereof. A non-exhaustive list of more specific examples of the computer readable storage medium include the following: a portable computer diskette, a hard disk, random access memory (RAM), read only memory (ROM), erasable programmable read only memory (EPROM) Flash memory), a static random access memory (SRAM), a portable compact disk read only memory (CD-ROM), a DVD (digital versatile disc), a memory stick, a floppy disk, a mechanically coded unit such as for example, punched cards or raised structures in a groove on which instructions are stored, and any suitable combination thereof. A computer-readable storage medium is not to be construed as a transitory signal per se herein, such as radio waves or other free-propagating electromagnetic waves, electromagnetic waves propagating through a waveguide or other transmission medium (eg, through a fiber optic cable) guided light pulses) or electrical signals transmitted by a wire.
Hierin beschriebene, durch einen Computer lesbare Programminstruktionen können von einem durch einen Computer lesbaren Speichermedium auf jeweilige Datenverarbeitungs-/Verarbeitungseinheiten oder über ein Netzwerk wie zum Beispiel das Internet, ein lokales Netzwerk, ein Weitverkehrsnetz und/oder ein drahtloses Netzwerk auf einen externen Computer oder eine externe Speichereinheit heruntergeladen werden. Das Netzwerk kann Kupferübertragungskabel, Lichtwellenübertragungsleiter, drahtlose Übertragung, Leitwegrechner, Firewalls, Vermittlungseinheiten, Gateway-Computer und/oder Edge-Server aufweisen. Eine Netzwerkadapterkarte oder Netzwerkschnittstelle in jeder Datenverarbeitungs-/Verarbeitungseinheit empfängt durch einen Computer lesbare Programminstruktionen aus dem Netzwerk und leitet die durch einen Computer lesbaren Programminstruktionen zur Speicherung in einem durch einen Computer lesbaren Speichermedium innerhalb der entsprechenden Datenverarbeitungs-/Verarbeitungseinheit weiter.Computer readable program instructions described herein may be transferred from a computer readable storage medium to respective computing / processing units or over a network such as the Internet, a local area network, a wide area network, and / or a wireless network to an external computer or computer external storage unit downloaded become. The network may include copper transmission cables, fiber optic transmission, wireless transmission, routers, firewalls, switches, gateway computers, and / or edge servers. A network adapter card or network interface in each data processing unit receives computer readable program instructions from the network and forwards the computer readable program instructions for storage in a computer readable storage medium within the corresponding data processing unit.
Bei durch einen Computer lesbaren Programminstruktionen zum Ausführen von Arbeitsschritten der vorliegenden Erfindung kann es sich um Assembler-Instruktionen, ISA-Instruktionen (Instruction-Set-Architecture), Maschineninstruktionen, maschinenabhängige Instruktionen, Mikrocode, Firmware-Instruktionen, zustandssetzende Daten oder entweder Quellcode oder Objektcode handeln, die in einer beliebigen Kombination aus einer oder mehreren Programmiersprachen geschrieben werden, darunter objektorientierte Programmiersprachen wie Java, Smalltalk, C++ o.ä. sowie herkömmliche prozedurale Programmiersprachen wie die Programmiersprache „C“ oder ähnliche Programmiersprachen. Die durch einen Computer lesbaren Programminstruktionen können vollständig auf dem Computer des Benutzers, teilweise auf dem Computer des Benutzers, als eigenständiges Software-Paket, teilweise auf dem Computer des Benutzers und teilweise auf einem fernen Computer oder vollständig auf dem fernen Computer oder Server ausgeführt werden. In letzterem Fall kann der entfernt angeordnete Computer mit dem Computer des Benutzers durch eine beliebige Art Netzwerk verbunden sein, darunter ein lokales Netzwerk (LAN) oder ein Weitverkehrsnetz (WAN), oder die Verbindung kann mit einem externen Computer hergestellt werden (zum Beispiel über das Internet unter Verwendung eines Internet-Dienstanbieters). In einigen Ausführungsformen können elektronische Schaltungen, darunter zum Beispiel programmierbare Logikschaltungen, im Feld programmierbare Gatter-Anordnungen (FPGA, field programmable gate arrays) oder programmierbare Logikanordnungen (PLA, programmable logic arrays) die durch einen Computer lesbaren Programm instruktionen ausführen, indem sie Zustandsinformationen der durch einen Computer lesbaren Programminstruktionen nutzen, um die elektronischen Schaltungen zu personalisieren, um Aspekte der vorliegenden Erfindung durchzuführen.Computer readable program instructions for performing operations of the present invention may include assembly instructions, instruction set architecture (ISA) instructions, machine instructions, machine dependent instructions, microcode, firmware instructions, stateful data, or either source code or object code which are written in any combination of one or more programming languages, including object-oriented programming languages such as Java, Smalltalk, C ++, etc. as well as conventional procedural programming languages such as the programming language "C" or similar programming languages. The computer readable program instructions may be executed entirely on the user's computer, partially on the user's computer, as a standalone software package, partially on the user's computer and partly on a remote computer or entirely on the remote computer or server. In the latter case, the remote computer may be connected to the user's computer through any type of network, including a local area network (LAN) or a wide area network (WAN), or the connection may be made to an external computer (e.g. Internet using an Internet service provider). In some embodiments, electronic circuits, including, for example, programmable logic circuits, field programmable gate arrays (FPGAs), or programmable logic arrays (PLA), may execute the computer readable program instructions by providing state information of the programmer use computer readable program instructions to personalize the electronic circuits to perform aspects of the present invention.
Aspekte der vorliegenden Erfindung sind hierin unter Bezugnahme auf Ablaufpläne und/oder Blockschaltbilder bzw. Schaubilder von Verfahren, Vorrichtungen (Systemen) und Computerprogrammprodukten gemäß Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass jeder Block der Ablaufpläne und/oder der Blockschaltbilder bzw. Schaubilder sowie Kombinationen von Blöcken in den Ablaufplänen und/oder den Blockschaltbildern bzw. Schaubildern durch durch einen Computer lesbare Programminstruktionen ausgeführt werden können.Aspects of the present invention are described herein with reference to flowcharts and / or block diagrams of methods, apparatus (systems) and computer program products according to embodiments of the invention. It will be appreciated that each block of the flowcharts and / or block diagrams, as well as combinations of blocks in the flowcharts and / or block diagrams, may be executed by computer readable program instructions.
Diese durch einen Computer lesbaren Programminstruktionen können einem Prozessor eines Universalcomputers, eines Spezialcomputers oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung bereitgestellt werden, um eine Maschine zu erzeugen, so dass die über den Prozessor des Computers bzw. der anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführten Instruktionen ein Mittel zur Umsetzung der in dem Block bzw. den Blöcken der Ablaufpläne und/oder der Blockschaltbilder bzw. Schaubilder festgelegten Funktionen/Schritte erzeugen. Diese durch einen Computer lesbaren Programminstruktionen können auch auf einem durch einen Computer lesbaren Speichermedium gespeichert sein, das einen Computer, eine programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung und/oder andere Einheiten so steuern kann, dass sie auf eine bestimmte Art funktionieren, so dass das durch einen Computer lesbare Speichermedium, auf dem Instruktionen gespeichert sind, ein Herstellungsprodukt aufweist, darunter Instruktionen, welche Aspekte der/des in dem Block bzw. den Blöcken des Ablaufplans und/oder der Blockschaltbilder bzw. Schaubilder angegebenen Funktion/Schritts umsetzen.These computer readable program instructions may be provided to a processor of a general purpose computer, a special purpose computer, or other programmable data processing device to generate a machine such that the instructions executed via the processor of the computer or other programmable data processing device comprise means for implementing the functions described in U.S. Pat generate the blocks or blocks of the flowcharts and / or block diagrams or graphs defined functions / steps. These computer readable program instructions may also be stored on a computer readable storage medium that may control a computer, programmable computing device, and / or other devices to function in a particular manner such that the computer readable storage medium on which instructions are stored has a manufacturing product, including instructions which implement aspects of the function / step specified in the block (s) of the schedule and / or the block diagrams.
Die durch einen Computer lesbaren Programminstruktionen können auch auf einen Computer, eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung oder eine andere Einheit geladen werden, um das Ausführen einer Reihe von Prozessschritten auf dem Computer bzw. der anderen programmierbaren Vorrichtung oder anderen Einheit zu verursachen, um einen auf einem Computer ausgeführten Prozess zu erzeugen, so dass die auf dem Computer, einer anderen programmierbaren Vorrichtung oder einer anderen Einheit ausgeführten Instruktionen die in dem Block bzw. den Blöcken der Ablaufpläne und/oder der Blockschaltbilder bzw. Schaubilder festgelegten Funktionen/Schritte umsetzen.The computer readable program instructions may also be loaded onto a computer, other programmable data processing device or other device to cause a number of process steps to be performed on the computer or other programmable device or other device to be run on a computer to execute the executed process so that the instructions executed on the computer, other programmable device, or other device implement the functions / steps specified in the block or blocks of the flowcharts and / or the block diagrams.
Die Ablaufpläne und die Blockschaltbilder bzw. Schaubilder in den Figuren veranschaulichen die Architektur, die Funktionalität und den Betrieb möglicher Ausführungen von Systemen, Verfahren und Computerprogrammprodukten gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In diesem Zusammenhang kann jeder Block in den Ablaufplänen oder Blockschaltbildern bzw. Schaubildern ein Modul, ein Segment oder einen Teil von Instruktionen darstellen, die eine oder mehrere ausführbare Instruktionen zur Ausführung der bestimmten logischen Funktion(en) aufweisen. In einigen alternativen Ausführungen können die in dem Block angegebenen Funktionen in einer anderen Reihenfolge als in den Figuren gezeigt stattfinden. Zwei nacheinander gezeigte Blöcke können zum Beispiel in Wirklichkeit im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Blöcke können manchmal je nach entsprechender Funktionalität in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden. Es ist ferner anzumerken, dass jeder Block der Blockschaltbilder bzw. Schaubilder und/oder der Ablaufpläne sowie Kombinationen aus Blöcken in den Blockschaltbildern bzw. Schaubildern und/oder den Ablaufplänen durch spezielle auf Hardware beruhende Systeme umgesetzt werden können, welche die festgelegten Funktionen oder Schritte durchführen, oder Kombinationen aus Spezial-Hardware und Computerinstruktionen ausführen.The flowcharts and block diagrams in the figures illustrate the architecture, functionality, and operation of possible implementations of systems, methods, and computer program products according to various embodiments of the present invention. In this regard, each block in the flowcharts or block diagrams may represent a module, segment, or portion of instructions that may contain one or more executable instructions Execution of the specific logical function (s). In some alternative embodiments, the functions indicated in the block may take place in a different order than shown in the figures. For example, two blocks shown in succession may in fact be performed substantially simultaneously, or the blocks may sometimes be executed in reverse order, depending on the functionality involved. It should also be noted that each block of block diagrams and / or schedules, as well as combinations of blocks in the block diagrams and / or schedules, may be implemented by special hardware based systems that perform the designated functions or steps , or perform combinations of specialized hardware and computer instructions.
Ferner können durch einen Computer lesbare Programminstruktionen, von denen eine oder mehrere hierin gemeinsam als „Programmcode“ bezeichnet werden können, hierin basierend auf der Anwendung, in der solche Instruktionen in einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung ausgeführt werden, angegeben werden. Es sollte sich jedoch verstehen, dass jedwede bestimmte Programm-Nomenklatur, die sich ergibt, lediglich aus Gründen der Zweckmäßigkeit verwendet wird, und folglich sollte die Erfindung nicht auf eine alleinige Verwendung in einer bestimmten Anwendung, die von dieser Nomenklatur angegeben und/oder durch diese Nomenklatur stillschweigend vorausgesetzt wird, beschränkt sein. In Anbetracht der in der Regel endlosen Anzahl von Arten, in denen Computerprogramme in Routinen, Prozeduren, Methoden, Module, Objekte und dergleichen gegliedert werden können, sowie der verschiedenen Arten, in denen Programmfunktionalität auf verschiedene Softwareschichten aufgeteilt werden kann, die sich in einem typischen Computer befinden (z.B. Betriebssysteme, Bibliotheken, Anwendungsprogrammierschnittstellen (APIs), Anwendungen, Applets, usw.), sollte es sich verstehen, dass die Erfindung nicht auf die hierin beschriebene bestimmte Gliederung und Aufteilung beschränkt ist.Further, computer readable program instructions, one or more of which may be collectively referred to herein as "program code," may be provided herein based on the application in which such instructions are executed in a particular embodiment of the invention. It should be understood, however, that any particular program nomenclature that arises is used for convenience only, and thus the invention should not be construed as a sole use in any particular application specified by and / or by this nomenclature Nomenclature is tacitly assumed to be limited. Given the typically endless number of ways in which computer programs can be organized into routines, procedures, methods, modules, objects, and the like, as well as the various ways in which program functionality can be divided among different software layers resulting in a typical Computers (eg, operating systems, libraries, application programming interfaces (APIs), applications, applets, etc.), it should be understood that the invention is not limited to the particular organization and distribution described herein.
Der Fachmann erkennt, dass die in den
Eingebetteter Hinweis auf die Seitengröße zur SeitenfehlerbehebungEmbedded note on page size for page fault recovery
Die Adressumsetzung wird von den meisten modernen Datenverarbeitungssystemen unterstützt und basiert im Allgemeinen sowohl auf Hardware als auch auf Software, um eine Umsetzung zwischen virtuellem und realem Hauptspeicher zu bewältigen.
Wie beispielsweise in
Es dürfte sich verstehen, dass jede(r) ERAT
Es dürfte sich verstehen, dass in verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung eine große Vielfalt an Adressumsetzungsimplementierungen verwendet werden kann und die Erfindung somit nicht auf die Implementierung von
Es dürfte sich außerdem verstehen, dass in verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung mehrere Seitengrößen unterstützt werden können. Im Allgemeinen können Seiten, die eine Standardgröße (z.B. 4K oder 4096 Byte in einigen Ausführungsformen) überschreiten, als große oder riesige Seiten bezeichnet werden. Große Seiten können beispielsweise bei einigen Arten von Arbeitslasten nützlich sein, z.B., wenn ein Programm eine verhältnismäßig große Menge an zusammenhängenden Daten und/oder Instruktionen enthält und/oder wenn häufig und/oder wiederholt auf große Blöcke von Daten zugegriffen wird. Im Gegensatz dazu bieten kleinere Seitengrößen bei anderen Arbeitslasten, z.B. Arbeitslasten, bei denen Hauptspeicherzugriffe verteilter und zufälliger sind, gegebenenfalls eine bessere Leistung.It should also be understood that various page sizes may be supported in various embodiments of the invention. In general, pages that exceed a standard size (e.g., 4K or 4096 bytes in some embodiments) may be referred to as large or giant pages. For example, large pages may be useful in some types of workloads, such as when a program contains a relatively large amount of contiguous data and / or instructions and / or when large and large blocks of data are accessed frequently and / or repeatedly. In contrast, smaller page sizes on other workloads, e.g. Workloads where main memory accesses are more distributed and random may perform better.
Bei einigen herkömmlichen Ansätzen müssen Seiten, die eine Standardgröße überschreiten, zum Zeitpunkt des Urladens zugeordnet werden, während bei anderen herkömmlichen Ansätzen eine Vorabzuordnung durch die Verwendung von „transparenten“ riesigen Seiten vermieden werden kann, wobei ein Betriebssystem oder eine ähnliche Software versucht, sequenzielle Seiten zusammenzutragen und Umsetzungen in eine große oder riesige Seite vorzunehmen. Im Allgemeinen sind dem Betriebssystem Bedingungen, die für die Verwendung von großen oder riesigen Seiten besonders geeignet sind, jedoch nicht bekannt, so dass die Möglichkeit von Betriebssystemen und anderer softwarebasierter Adressumsetzungslogik, verschiedene Größen von Seiten intelligent zuzuordnen, um verschiedenen Arten von Arbeitslasten oder Szenarien Rechnung zu tragen, in der Regel beschränkt ist.In some conventional approaches, pages that exceed a standard size must be allocated at the time of boot, while in other conventional approaches pre-allocation can be avoided through the use of "transparent" giant pages, with an operating system or similar software attempting sequential pages to put together and implement in a large or huge page. In general, however, conditions that are particularly suited to the use of large or giant pages are not known to the operating system, so the ability of operating systems and other software-based address translation logic to intelligently map different sizes of pages accounts for different types of workloads or scenarios to wear, is usually limited.
Der Erfindung entsprechende Ausführungsformen können jedoch verwendet werden, um die Zuordnung von Hauptspeicher und die Behandlung von Seitenfehlern in einem Datenverarbeitungssystem zu optimieren, indem einem Betriebssystem, Hypervisor/VM-Manager oder anderer in Software ausgeführter Seitenfehler-Behandlungslogik in einem Datenverarbeitungssystem Hinweise auf die Seitengröße bereitgestellt werden. Die Hinweise auf die Seitengröße können beispielsweise in virtuelle Adressen, die von Programmcode-Instruktionen in einem Programm angefordert werden, das in einem solchen Datenverarbeitungssystem ausgeführt wird, und insbesondere in reservierten und/oder nicht benutzten Feldern der virtuellen Adressen eingebettet sein. Die Hinweise auf die Seitengröße können dann von in Software ausgeführter Seitenfehler-Behandlungslogik gelesen werden, um die aufgrund einer Hauptspeicherzugriffsanforderung zugeordnete Seitengröße zu steuern und/oder um die Suche nach Adressumsetzungsdaten aus einer oder mehreren Hardware-Seitentabellen aufgrund einer Hauptspeicheranforderung zu optimieren.However, embodiments consistent with the invention may be used to optimize the allocation of main memory and the handling of page faults in a data processing system by providing page size information to an operating system, hypervisor / VM manager, or other software executed page fault handling logic in a data processing system become. The pointers to the page size may be, for example, virtual addresses requested by program code instructions in a program executed in such a data processing system, and more particularly in reserved and / or unused virtual address fields be embedded. The page size indications may then be read by software executed page fault handling logic to control the page size associated with a main memory access request and / or to optimize the search for address translation data from one or more hardware page tables due to a main memory request.
In einigen der Erfindung entsprechenden Ausführungsformen beispielsweise kann ein von Hardwareumsetzungslogik eines Prozessors erzeugter Seitenfehler von einer Software-Seitenfehlerbehandlungsroutine erkannt werden, ein in ein nicht benutztes und reserviertes Feld der virtuellen Adresse codierter Hinweis auf die Seitengröße kann festgestellt werden und dann kann eine Software-Adressumsetzungsoperation für die virtuelle Adresse unter Verwendung des festgestellten Hinweises auf die Seitengröße durchgeführt werden. Wie nachstehend deutlicher erkennbar werden wird, wird dabei in einigen Ausführungsformen ermöglicht, dass ein Hinweis auf die Seitengröße von einem ausführenden Programm nahtlos an eine Software-Seitenfehlerbehandlungsroutine übertragen werden kann, um Hauptspeicher-Zuordnungen und/oder Adressumsetzungen zu beschleunigen, indem die Latenzzeit, die mit dem Zugriff auf Datenstrukturen wie Hardware-Seitentabellen und dergleichen verbunden ist, teilweise verringert wird.For example, in embodiments consistent with the invention, a page fault generated by a processor's hardware translation logic may be recognized by a software page fault handler, a page size indication encoded into an unused and reserved virtual address field may be detected, and then a software address translation operation may be performed the virtual address is made using the noted page size indication. As will become more apparent below, in some embodiments, an indication of the page size from an executing program may be seamlessly transferred to a software page fault handler to expedite main memory allocations and / or address translations by increasing the latency, the associated with the access to data structures such as hardware page tables and the like is partially reduced.
In dieser Hinsicht kann Hardware-Umsetzungslogik so aufgefasst werden, dass sie verschiedene Arten von in Hardware ausgeführter Adressumsetzungsfunktionalität beinhaltet, die z.B. in einem Prozessor, Prozessorkern, Speichercontroller, einer Hauptspeicherverwaltungseinheit, einem Cache-Controller usw. realisiert sein und verschiedene Datenstrukturen wie ERATs, SLBs, TLBs oder dergleichen enthalten kann. Ebenso kann eine Software-Seitenfehlerbehandlungsroutine so aufgefasst werden, dass sie verschiedene Arten von in Software ausgeführter Adressumsetzungsfunktionalität beinhaltet, die z.B. in einem Betriebssystem, Kernel, Hypervisor, Virtual Machine Monitor oder anderer Low-Level-Software realisiert sein kann, um auf verschiedene Arten von Umsetzungsdatenstrukturen, darunter verschiedene Arten von Seitentabellen, zuzugreifen.In this regard, hardware translation logic may be construed to include various types of hardware implemented address translation functionality, e.g. in a processor, processor core, memory controller, main memory management unit, cache controller, etc., and may include various data structures such as ERATs, SLBs, TLBs, or the like. Similarly, a software page fault handler may be considered to include various types of software implemented address translation functionality, e.g. may be implemented in an operating system, kernel, hypervisor, virtual machine monitor, or other low-level software to access various types of translation data structures, including various types of page tables.
Eine Software-Seitenfehlerbehandlungsroutine kann in einigen Ausführungsformen so konfiguriert sein, dass sie verschiedene Arten von Software-Adressumsetzungsoperation realisiert. Eine Art einer Software-Adressumsetzungsoperation, die durchgeführt werden kann, ist eine Suche nach einem Seitentabelleneintrag oder anderen Adressumsetzungsdaten zur Verwendung bei der Durchführung einer Adressumsetzung von einer virtuellen Adresse in eine reale Adresse. Eine andere Art einer Software-Adressumsetzungsoperation, die durchgeführt werden kann, ist die Zuordnung einer neuen Hauptspeicherseite, z.B., aufgrund der Feststellung, dass eine angeforderte virtuelle Adresse noch nicht auf eine reale Adresse abgebildet wurde und noch keine Hauptspeicherseite für diese virtuelle Adresse zugeordnet wurde. Zusätzliche Software-Adressumsetzungsoperationen können verschiedene Verwaltungsoperationen wie das Ändern von Hauptspeicherseiten oder das Aufheben der Zuordnung von Hauptspeicherseiten, das Aus- und Wiedereinlagern von Hauptspeicherseiten in den und aus dem Hauptspeicher usw. beinhalten.A software page fault handler may, in some embodiments, be configured to implement various types of software address translation operation. One type of software address translation operation that may be performed is a search for a page table entry or other address translation data for use in performing an address translation from a virtual address to a physical address. Another type of software address translation operation that can be performed is the allocation of a new main memory page, e.g., based on the determination that a requested virtual address has not yet been mapped to a real address and no main memory page has yet been allocated for that virtual address. Additional software address translation operations may include various management operations, such as changing main memory pages or de-allocating main memory pages, dumping main memory pages to and from main memory, and so on.
Wenn wir uns nun
Das Format
Das Format
Als eine beispielhafte Realisierung werden im Falle einer 64-Bit-Radix-Umsetzung, wie sie z.B. in der Power8-Architektur realisiert ist, 10 Bits (z.B. die Bits
Bei der vorstehenden Codierung kann eine effektive Adresse eine Konvention für Compiler, Bindelader (Linker) und Anwendungen werden, um eine Anforderung für eine Umsetzung an ein Betriebssystem oder eine andere softwarebasierte Adressumsetzungsfunktionalität zu stellen. Ferner kann diese Codierung in einigen Ausführungsformen in eine Kopfdatei eingebunden und für neue Kompilierungen eines Betriebssystems, Compilers, Bindeladers und/oder einer Anwendung geändert werden.In the above coding, an effective address may become a convention for compilers, linkers, and applications to make a request for translation to an operating system or other software-based address translation functionality. Further, in some embodiments, this encoding may be incorporated into a header file and changed for new compilations of an operating system, compiler, bind loader, and / or application.
Es dürfte sich verstehen, dass Werte ungleich null im reservierten Feld
Wenn wir uns nun
Die Abfolge
Wenn der Block
Somit kann bei der Abfolge
Zuerst wird im Block
Wenn der Block
Als Nächstes stellt der Block
Es dürfte sich verstehen, dass Hinweise auf die Seitengröße auf mehrere Arten, die der Erfindung entsprechen, in eine effektive oder virtuelle Adresse codiert werden können. In einigen Ausführungsformen können Hinweise auf die Seitengröße beispielsweise in Verbindung mit dem Erstellen eines Programms, z.B. während des Kompilierens, Optimierens, Bindeladens, Installierens oder der Bereitstellung eines Programms, in virtuelle Adressen codiert werden. In solchen Ausführungsformen können Hinweise auf die Seitengröße während des Erstellens eines Programms in das nicht benutzte Feld und das reservierte Feld von einer oder mehreren von Hauptspeicher-Zugriffsinstruktionen in einem Programm referenzierten virtuellen Adressen codiert werden und das Programm kann mit den Hauptspeicher-Zugriffsinstruktionen so erstellt werden, dass, nachdem von den Hauptspeicher-Zugriffsinstruktionen verursachte Seitenfehler durch Hardware-Umsetzungslogik eines Datenverarbeitungssystems, auf dem das Programm ausgeführt wird, erkannt wurden, die Hinweise auf die Seitengröße bei der Durchführung von Software-Adressumsetzungsoperationen verwendet werden können.It should be understood that pointers to page size may be encoded into an effective or virtual address in a number of ways consistent with the invention. For example, in some embodiments, pointers to page size may be associated with creating a program, e.g. while compiling, optimizing, wrapping, installing or deploying a program, they are encoded into virtual addresses. In such embodiments, pointers to the page size may be encoded in the unused field and the reserved field by one or more of the main memory access instructions in a program referenced virtual address, and the program may be constructed with the main memory access instructions in that, after page faults caused by the main memory access instructions were detected by hardware translation logic of a data processing system on which the program is executed, the pointers to the page size may be used in performing software address translation operations.
Die Blöcke
Die Blöcke
Die Blöcke
Somit können es Ausführungsformen, die der Erfindung entsprechen, ermöglichen, dass nicht benutzte und reservierte Bits von virtuellen oder effektiven Adressen einem neuen Zweck zugeführt werden, um Hinweise auf die Seitengröße an Software-Seitenfehlerbehandlungsfunktionalität in einem Betriebssystem, Hypervisor, Virtual Machine Monitor, Kernel oder anderer Low-Level-Software in einem Datenverarbeitungssystem zu übertragen, um in Verbindung mit der Behandlung eines Seitenfehlers verwendet zu werden. In einigen Ausführungsformen kann die eigentliche Codierung überdies vor der Ausführung des Programms durchgeführt werden und in einigen Ausführungsformen kann sie während des Kompilierens, Bindeladens, der Bereitstellung oder Installation des Programms erfolgen.Thus, embodiments consistent with the invention may allow unused and reserved bits of virtual or effective addresses to be redirected to page size indications of software page fault handling functionality in an operating system, hypervisor, virtual machine monitor, kernel, or other low-level software in a data processing system to be used in conjunction with the handling of a page fault. In addition, in some embodiments, the actual encoding may be performed prior to the execution of the program, and in some embodiments, may occur during compilation, bind loading, deployment, or installation of the program.
In einigen Ausführungsformen kann der Erstellungsprozess des Weiteren auch die Einbindung von einer oder mehreren Instruktionen in das Programm beinhalten, um die Programm-Hardware-Umsetzungslogik eines Datenverarbeitungssystems so zu konfigurieren, dass sie in einem Modus arbeitet, der die Erzeugung von unzulässigen Adressbenachrichtigungen aufgrund von Werten ungleich null in den nicht benutzten und reservierten Feldern von virtuellen oder effektiven Adressen deaktiviert. In weiteren Ausführungsformen darf die Hardware-Umsetzungslogik keine unzulässigen Adressbenachrichtigungen erzeugen und in einigen Ausführungsformen kann die Auswahl eines geeigneten Modus getrennt von der Ausführung eines durch einen Hinweis auf die Seitengröße aktivierten Programms, z.B. durch ein Betriebssystem, vorgenommen werden.In some embodiments, the build process may further include incorporating one or more instructions into the program to configure the program hardware implementation logic of a data processing system to operate in a mode that is capable of generating invalid address notifications based on values nonzero in the unused and reserved fields of virtual or effective addresses disabled. In other embodiments, the hardware translation logic may not generate invalid address notifications, and in some embodiments, the selection of a suitable mode may be separate from the execution of a program activated by an indication of the page size, e.g. through an operating system.
Die Beschreibungen der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erfolgten zum Zweck der Veranschaulichung, sollen jedoch nicht erschöpfend oder auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt sein. Viele Ab- und Veränderungen sind für den Fachmann erkennbar, ohne vom Umfang und Wesen der beschriebenen Ausführungsformen abzuweichen. Die hierin verwendete Terminologie wurde gewählt, um die Grundgedanken der Ausführungsformen, die praktische Anwendung oder technische Verbesserung gegenüber auf dem Markt befindlicher Technologien am besten zu erklären oder um anderen Fachleuten das Verständnis der hierin offenbarten Ausführungsformen zu ermöglichen.The descriptions of the various embodiments of the present invention have been presented for purposes of illustration, but are not intended to be exhaustive or limited to the disclosed embodiments. Many modifications and variations will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope and spirit of the described embodiments. The terminology used herein has been chosen to best explain the principles of the embodiments, the practical application or technical improvement over the technologies on the market, or to assist others in understanding the embodiments disclosed herein.
Claims (20)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US15/163,372 | 2016-05-24 | ||
US15/163,372 US10528476B2 (en) | 2016-05-24 | 2016-05-24 | Embedded page size hint for page fault resolution |
PCT/IB2017/052790 WO2017203387A1 (en) | 2016-05-24 | 2017-05-12 | Page fault resolution |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE112017001027T5 true DE112017001027T5 (en) | 2018-12-27 |
DE112017001027B4 DE112017001027B4 (en) | 2023-05-04 |
Family
ID=60412685
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE112017001027.6T Active DE112017001027B4 (en) | 2016-05-24 | 2017-05-12 | page error fix |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10528476B2 (en) |
JP (1) | JP6764485B2 (en) |
CN (1) | CN109074316B (en) |
DE (1) | DE112017001027B4 (en) |
GB (1) | GB2565495B (en) |
WO (1) | WO2017203387A1 (en) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017189620A1 (en) * | 2016-04-25 | 2017-11-02 | Netlist, Inc. | Method and apparatus for uniform memory access in a storage cluster |
US11768769B2 (en) * | 2016-04-25 | 2023-09-26 | Netlist, Inc. | Uniform memory access in a system having a plurality of nodes |
US10572337B2 (en) | 2017-05-01 | 2020-02-25 | International Business Machines Corporation | Live partition mobility enabled hardware accelerator address translation fault resolution |
KR102581318B1 (en) | 2018-04-04 | 2023-09-25 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor memory module and memory system including semiconductor memory module |
US10990463B2 (en) | 2018-03-27 | 2021-04-27 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor memory module and memory system including the same |
WO2020124519A1 (en) * | 2018-12-21 | 2020-06-25 | Intel Corporation | Process address space identifier virtualization using hardware paging hint |
US10936507B2 (en) * | 2019-03-28 | 2021-03-02 | Intel Corporation | System, apparatus and method for application specific address mapping |
CN113377490A (en) * | 2020-03-10 | 2021-09-10 | 阿里巴巴集团控股有限公司 | Memory allocation method, device and system of virtual machine |
KR20210141156A (en) * | 2020-05-15 | 2021-11-23 | 삼성전자주식회사 | Handling operation system (OS) in a system for predicting and managing faulty memories based on page faults |
US11429590B2 (en) * | 2020-10-15 | 2022-08-30 | International Business Machines Corporation | Protecting against invalid memory references |
US11966331B2 (en) | 2020-12-30 | 2024-04-23 | International Business Machines Corporation | Dedicated bound information register file for protecting against out-of-bounds memory references |
US11983532B2 (en) | 2020-12-30 | 2024-05-14 | International Business Machines Corporation | Optimize bound information accesses in buffer protection |
KR102552592B1 (en) * | 2021-07-16 | 2023-07-07 | 성균관대학교산학협력단 | Operation method of the Non-Uniform Memory Access system |
Family Cites Families (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60118937A (en) | 1983-11-30 | 1985-06-26 | Sharp Corp | Multi-task controlling device |
JPH09319658A (en) * | 1996-05-24 | 1997-12-12 | Nec Corp | Memory managing system for variable page size |
US6549997B2 (en) * | 2001-03-16 | 2003-04-15 | Fujitsu Limited | Dynamic variable page size translation of addresses |
US7043622B2 (en) * | 2002-12-23 | 2006-05-09 | Lsi Logic Corporation | Method and apparatus for handling storage requests |
US7100018B2 (en) * | 2003-07-31 | 2006-08-29 | Silicon Graphics, Inc. | System and method for encoding page size information |
GB0325788D0 (en) | 2003-11-05 | 2003-12-10 | Ibm | Memory allocation |
US20060036830A1 (en) | 2004-07-31 | 2006-02-16 | Dinechin Christophe De | Method for monitoring access to virtual memory pages |
US7734842B2 (en) * | 2006-03-28 | 2010-06-08 | International Business Machines Corporation | Computer-implemented method, apparatus, and computer program product for managing DMA write page faults using a pool of substitute pages |
US7681012B2 (en) * | 2007-01-30 | 2010-03-16 | Texas Instruments Incorporated | Method, system and device for handling a memory management fault in a multiple processor device |
US9081501B2 (en) | 2010-01-08 | 2015-07-14 | International Business Machines Corporation | Multi-petascale highly efficient parallel supercomputer |
GB2478727B (en) * | 2010-03-15 | 2013-07-17 | Advanced Risc Mach Ltd | Translation table control |
US8745307B2 (en) * | 2010-05-13 | 2014-06-03 | International Business Machines Corporation | Multiple page size segment encoding |
CN103597451B (en) * | 2011-03-31 | 2017-06-13 | 英特尔公司 | Memory image and redundancy generation for high availability |
WO2013085794A1 (en) * | 2011-12-06 | 2013-06-13 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method and apparatus for servicing page fault exceptions |
US20130141446A1 (en) | 2011-12-06 | 2013-06-06 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method and Apparatus for Servicing Page Fault Exceptions |
US9058284B1 (en) | 2012-03-16 | 2015-06-16 | Applied Micro Circuits Corporation | Method and apparatus for performing table lookup |
US20130318307A1 (en) * | 2012-05-23 | 2013-11-28 | Alexander Rabinovitch | Memory mapped fetch-ahead control for data cache accesses |
US9235529B2 (en) | 2012-08-02 | 2016-01-12 | Oracle International Corporation | Using broadcast-based TLB sharing to reduce address-translation latency in a shared-memory system with optical interconnect |
US8930596B2 (en) | 2012-11-30 | 2015-01-06 | International Business Machines Corporation | Concurrent array-based queue |
US9507727B2 (en) * | 2013-07-17 | 2016-11-29 | Bitdefender IPR Management Ltd. | Page fault injection in virtual machines |
US9864698B2 (en) | 2013-11-04 | 2018-01-09 | International Business Machines Corporation | Resolving cache lookup of large pages with variable granularity |
KR102225525B1 (en) | 2014-04-08 | 2021-03-09 | 삼성전자 주식회사 | Hardware based memory management apparatus and memory management method thereof |
-
2016
- 2016-05-24 US US15/163,372 patent/US10528476B2/en active Active
-
2017
- 2017-05-12 JP JP2018560062A patent/JP6764485B2/en active Active
- 2017-05-12 DE DE112017001027.6T patent/DE112017001027B4/en active Active
- 2017-05-12 GB GB1819512.3A patent/GB2565495B/en active Active
- 2017-05-12 WO PCT/IB2017/052790 patent/WO2017203387A1/en active Application Filing
- 2017-05-12 CN CN201780027901.1A patent/CN109074316B/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2565495B (en) | 2021-11-03 |
US10528476B2 (en) | 2020-01-07 |
GB201819512D0 (en) | 2019-01-16 |
JP6764485B2 (en) | 2020-09-30 |
WO2017203387A1 (en) | 2017-11-30 |
DE112017001027B4 (en) | 2023-05-04 |
US20170344489A1 (en) | 2017-11-30 |
GB2565495A (en) | 2019-02-13 |
CN109074316A (en) | 2018-12-21 |
JP2019523920A (en) | 2019-08-29 |
CN109074316B (en) | 2023-05-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE112017001027B4 (en) | page error fix | |
DE10357804B4 (en) | Reclaim existing fields in address translation data structures to extend memory access control | |
DE112005002298B4 (en) | Increasing the performance of an address translation using translation tables comprising large address spaces | |
DE102007063946B4 (en) | Guest-host address translation for device access to storage in a partitioned system | |
DE112005001798B4 (en) | Managing processor resources during architectural events | |
DE102014014076A1 (en) | Reduced address translation with multiple page sizes | |
DE69029504T2 (en) | Procedure for translating and copying addresses | |
DE10393920B4 (en) | Methods and systems for controlling virtual machines | |
DE102007063960B3 (en) | Synchronizing a translation buffer (TLB) with an extended paging table | |
DE112007001988T5 (en) | Sharing information with guests in a virtual machine environment | |
DE112005002328T5 (en) | Caching support for direct memory access address translation | |
DE112020002562T5 (en) | INTELLIGENT MIGRATION OF CONTENT WITH LOANED STORAGE | |
DE102010035603A1 (en) | Providing hardware support for shared virtual memory between physical local and remote storage | |
DE112010003397T5 (en) | Cache partitioning in virtualized environments | |
DE112012000635T5 (en) | Dynamic storage management in a virtualized computing environment | |
DE112004000464T5 (en) | Invalidating memory entries, deleting cache entries | |
DE102008025476A1 (en) | Translation of a virtual address into a physical address with support of page attributes | |
DE112010003554T5 (en) | Symmetrical direct migration of virtual machines | |
DE112018005404T5 (en) | SIMPLIFY ACCESSING A STORAGE'S LOCALITY DOMAIN INFORMATION | |
DE112019001821B4 (en) | METHOD AND APPARATUS FOR REPRODUCTION OF PAUSE-LESS GARBAGE COLLECTION ACTIVATION FRAMEWORK | |
DE112020002575T5 (en) | STORAGE AS A SERVICE THROTTLING BASED ON CONNECTION BANDWIDTH | |
DE112020002583T5 (en) | STORAGE SERVICES BETWEEN OPERATING SYSTEMS VIA COMMUNICATION NETWORK CONNECTIONS | |
DE112011103536T5 (en) | A method of detecting access to an object and computer and computer program product therefor | |
DE112018002032T5 (en) | SHARING VIRTUAL AND REAL TRANSLATIONS IN A VIRTUAL CACHE | |
DE112018002028T5 (en) | IMPLEMENTATION SUPPORT FOR A VIRTUAL CACHE |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R084 | Declaration of willingness to licence | ||
R020 | Patent grant now final |